基于分布式水文模型的嘉陵江流域氮磷非点源污染负荷预测

为研究在大尺度流域上以降雨径流为载体的非点源污染,以基于土地利用的分布式水文模型(SLURP Hydrological model)为基础,提出氮磷负荷预测模型及未来气象参数和土地利用分布图的构建方法。就嘉陵江流域土地利用、畜禽养殖和农业人口未来变化产生的总氮与总磷的月负荷量进行模拟和预测分析。结果表明,预测年降雨径流、畜禽养殖量的增加导致污染负荷增大,与基期年相比,氮磷负荷的月均值最大增幅均在6月,分别为28.6%和22.5%;因退耕还林等措施使土地利用调整后产生的负荷总量变化不大,但其贡献率依然最大。

非点源污染负荷的水文估算方法

从水文学出发 ,考虑点源和非点源污染的形成和运移规律 ,结合当前水文水质资料 ,提出了一种简易的流域污染负荷划分的估算方法 ,并应用到莱州湾的小清河流域。结果表明 ,该估算方法对小清河流域的污染治理有指导意义。

基于SLURP模型和输出系数法的三峡库区非点源氮磷负荷预测

为研究三峡入库非点源污染的变化规律,以输出系数法为基础,引入污染负荷系数,建立了计算三峡库区上游流域非点源氮磷负荷的数学模型.将所建立的非点源负荷模型与分布式SLURP水文模型相结合,借助地理信息系统和遥感技术,对该流域土地利用/土地覆盖和气候特征下的流域水文动态过程,以及水文动态过程下该流域输入三峡库区的非点源氮磷污染负荷进行了相关预测和分析.预测结果显示:2020年由于该流域土地利用的变化,非点源氮磷污染的产生量略有减少,但地表径流量的增加使输入库区的非点源氮磷污染负荷有所增加;未来农田产生的污染物量有所减少,但农田仍然是形成氮磷负荷的最主要来源.

SWMM模型应用于城市住宅区非点源污染负荷模拟计算

以温州市典型住宅区非点源污染为对象,基于SWMM(storm water management model)模型的模拟机理,借鉴国内外相关研究的模型参数,结合降雨径流实测数据率定模型参数,将模型"本地化",构建了基于SWMM模型的研究区非点源污染负荷计算模型,并设计了4种不同降雨情景,分析在不同降雨条件下研究区非点源污染固体悬浮物(TSS)、CODCr、TN和TP的污染负荷量及其累积变化过程.结果表明,构建的SWMM模型的模拟值可以较好地与实测值相吻合,4种污染物模拟的相对误差均小于10%.在设计的4种降雨情景下:①污染物浓度峰值出现在降雨30～40 min内,降雨强度越大,出现浓度峰值的时间越早;②高强度降雨较低强度降雨可对受纳水体造成更大的污染.

应用输出系数模型估算赣江下游非点源污染负荷

为了对赣江流域非点源污染排放负荷进行宏观评估,在已有研究的基础上,建立了改进的输出系数模型。通过分析赣江下游地区土地利用、农业人口和畜禽养殖等基础资料,确定了赣江下游各污染源产生的污染负荷量,并通过峡江和外洲两个水文控制站的实测数据,确定了赣江下游流域污染物迁移过程中的降雨影响系数和流域损失系数。用建立的模型计算了赣江下游非点源N、P污染负荷模拟值,并与实测污染负荷量进行了比较。结果表明,模型模拟精度较好,适合用于区域非点源污染负荷估算。

基于L-THIA模型的温榆河流域非点源污染负荷变化分析

为研究温榆河流域城市化过程中土地利用变化对非点源污染负荷的影响,基于GIS(地理信息系统)和RS(遥感),利用二次开发改进后的长期水文影响评价(L-THIA)模型,采用实地测得的EMC(事件平均浓度)数据,模拟了1992年和2009年非点源污染负荷量。结果表明,1992—2009年的城市化过程中商业用地、交通用地和住宅用地分别增加了13.95%、20.46%和85.76%,农业用地和水域分别减少40.04%和9.64%,导致非点源污染负荷量(总磷除外)明显增加。其中,总氮增加了3.31%,氨氮增加了12.20%,BOD5(5日生化需氧量)增加了11.87%,CODMn(化学需氧量)增加了7.62%,TOC(总有机碳)增加了15.46%,总磷下降了12.84%。交通用地、商业用地的非点源污染产出能力最强,应该成为非点源污染的重点控制区域。

基于SWMM模型的低影响开发对城市住宅区非点源污染负荷的控制效果模拟

以张家港市某典型住宅区为例,运用SWMM模型中的低影响开发模块(LID),模拟分析了现状条件及绿色屋顶、渗透路面、植被浅沟单独布设和三种LID措施组合布设场景在不同暴雨重现期条件下研究区非点源污染物(TSS、COD、TN和TP)的污染负荷量及其累积变化过程,分析了不同LID措施对城市住宅区非点源污染负荷的控制效果。结果表明,各LID措施均可控制非点源污染物浓度、削减非点源污染物累积排放量,其对各非点源污染物的控制效果在低重现期下效果更为显著,尤以组合LID措施的效果最明显。

基于SWAT模型的浑河流域非点源污染负荷分析

以浑河流域为例,采用SWAT模型模拟了非点源污染负荷,分析了非点源负荷在年际与年内之间的变化趋势,并估算了流域内4个主要行政区内负荷分布。结果表明,该模型模拟水质有较好的适用性,非点源污染负荷为主要污染源,年内负荷随降雨变化较明显,春季和夏季为有效控制污染的重要时节。

非点源污染负荷预测的多变量灰色神经网络模型

【目的】建立一种对资料要求较少、精确度较高的非点源污染负荷多变量灰色神经网络预测模型,为有限资料条件下非点源污染负荷的预测提供支持。【方法】针对GM(1,N)模型在原始数据变化幅度较大且趋势不明显时预测效果较差的不足,提出并建立用人工神经网络对GM(1,N)模型的残差系列进行修正的改进模型,并将其应用于华县站总氮非点源污染负荷的预测。【结果】在华县站总氮非点源污染负荷预测中,灰色+BP神经网络组合模型拟合预测效果较好,建模阶段和检验阶段的确定性系数(Nash-suttcliffe模拟效率系数)分别为1.00和0.93,优于单独灰色模型或神经网络模型的预测效果。【结论】研究建立的多变量灰色神经网络模型综合了灰色理论和神经网络的优点,提高了模拟精度,为有限资料条件下非点源污染负荷的预测提供了一种有效的方法。

基于SWAT模型的釜溪河流域非点源污染负荷模拟研究

非点源污染是流域污染主要来源之一。利用SWAT模型模拟分析釜溪河流域非点源氮磷污染负荷特征并识别关键源区,通过设置8种情景并结合SWAT模型评估各情景对非点源污染负荷的削减效果。结果显示:总磷、总氮及径流的率定验证结果均达到相关系数(R2)≥0.6、纳什系数(E_(ns))≥0.5,表明SWAT模型的模拟值与观测值有较高的一致性。流域非点源污染负荷雨季高于旱季,下游大于上游,并确定8、9、11、13、14号子流域为关键源区。流域尺度上各情景对关键源区非点源污染负荷的削减率表现为:情景8(10 m植被缓冲带)>情景7(5 m植被缓冲带)>情景6(植草水道)>情景5(残茬覆盖)>情景3(化肥减施10%)>情景4(免耕)>情景2(化肥减施5%)。10 m植被缓冲带削减率可达30%,残茬覆盖、化肥减施10%削减率大于10%,而免耕及化肥减施5%削减率大多低于10%。

流域农业非点源污染负荷模型研究综述

农业技术的飞速发展不可避免地对所在农耕地区的环境造成了一定的影响,尤其是农药化肥的大量使用,导致营养物质进入并污染水体。而非点源污染已逐渐成为流域水污染问题的主要来源,本文总结了国内外农业非点源污染负荷模型的发展和应用情况,重点介绍了3种常用模型的特点和不足,并讨论了模型研究的发展趋势,以供借鉴参考。

流域非点源污染负荷估算模型的研究

非点源污染是目前影响水环境质量的主要污染源之一,本文对国内外水环境非点源污染负荷的估算方法进行了总结和分析,介绍了污染分割法、输出系数法、平均浓度法等经验统计方法和ANSWERS、BASINS、SWAT等分布式模型估算方法的特点。在此基础上,提出了如何选用合适的非点源污染负荷估算方法。

基于HYPE模型的汉江安康断面以上流域非点源污染模拟

基于空间数据和属性数据,构建了汉江安康断面以上流域环境水文预测(HYPE)模型,模拟了2012—2016年安康水文站的降水量和径流以及研究区非点源总氮、总磷污染负荷。结果表明:HYPE模型日径流量和月径流量模拟结果率定期纳升效率系数分别为0.78、0.90,验证期分别为0.69、0.87;总氮、总磷负荷模拟结果率定期纳什效率系数分别为0.71、0.69,验证期分别为0.68、0.63,表明HYPE模型在研究区具有良好适用性;汉江安康断面以上流域总氮和总磷非点源污染负荷主要集中在6—10月,主要来源于农业化肥施用与水土流失;研究区总氮单位面积负荷流失量为0.354~6.139 kg,总磷单位面积负荷流失量为0.012~0.395 kg,总氮、总磷流失最严重的区域主要分布在流域偏南部,合理使用化肥、加强防治水土流失是控制研究区非点源污染的有效措施。

基于阶段输出系数模型的农业非点源污染负荷估算与评价——以四川省为例

传统的农业非点源污染负荷输出系数模型无法实现农业非点源污染阶段负荷估算。本研究综合考虑农业用地、畜禽养殖和农村生活,从产生、流失、入河3阶段分别建立了农业非点源污染负荷估算模型,并以四川省为例,估算了2012年农业非点源TN(总氮)、TP(总磷)3个阶段的污染负荷量,分析了其主要来源及污染区域。结果显示,产生阶段中农业用地是主要污染源,遂宁、巴中、雅安和德阳产生负荷强度较高。流失和入河阶段中畜禽养殖成为主要污染源,阿坝流失负荷强度最大,遂宁水质受农业非点源污染影响最严重。研究表明,阶段输出系数模型能简便可靠地实现农业非点源污染阶段负荷估算。该研究可为农业非点源污染的源头控制、迁移过程控制和受纳水体修复提供支撑。

基于水文分割法的流溪河干流典型断面非点源污染负荷估算

针对流溪河非点源污染防治较严峻局面,对流溪河非点源负荷进行了研究。2013—2014年,对流溪河干流温泉、牛心岭、人和、河口断面进行了203 d的水质及水量监测。根据监测结果结合水文分割法和平均浓度法对各断面的非点源污染负荷进行了计算,并分析了非点源污染的特点。结果表明:流溪河干流典型断面污染物以NH3-N、TN和TP为主;越往下游,监测断面各指标平均浓度越大,水质越差;上游断面洪水期各主要指标浓度大于枯水期,下游断面则是枯水期各主要指标浓度大于洪水期;监测断面各指标非点源污染负荷占总负荷的比例为44.22%~96.17%,平均为76.99%;从上游往下游,非点源污染物负荷占总负荷的比例在减小;各断面年污染负荷基本上是以洪水期负荷为主,洪水期污染负荷则以非点源污染负荷为主;河口断面污染物年总负荷中,58.74%的TN、67.22%的TP和65.45%的COD来源于非点源污染。非点源污染在流溪河水体污染中占较大比重,对水质影响不容忽视。

基于L-THIA模型的四川省濑溪河流域非点源污染负荷分析

非点源污染是造成流域水环境恶化的重要原因之一,掌握非点源污染的时空分布特征是流域水环境污染防治和流域综合管理的基础性工作.为落实国家《水污染防治行动计划》,四川省启动了濑溪河等流域综合治理达标方案编制工作,探明濑溪河流域非点源污染负荷及其分布特征是该方案编制的前提.以四川省境内濑溪河流域为研究区域,基于GIS(地理信息系统),利用L-THIA(long-term hydrologic impact assessment,长期水文影响评价)模型,基于2015年土地利用地图数据、土壤水文数据以及长时间序列(2009—2014年)逐日降雨数据,调整模型参数,使模型模拟径流量符合水文站监测数据,进而模拟2014—2015年流域内的非点源污染负荷空间分布.L-THIA模型模拟得到濑溪河流域径流量约为5.10×108m3,和控制水文站实测径流量相比,模型模拟相对误差为5%,表明模型模拟质量较好,模拟结果可信度较高.结果表明,流域内TP、NH3-N、CODCr非点源污染负荷分别为204.10、353.12、5 162.53 t;农业用地对研究区的非点源污染影响最大,林地最小;根据濑溪河水系分布特点将研究区划分为16个控制单元,各控制单元TP、NH3-N、CODCr的空间分布特征及比例相似,研究区非点源污染平均负荷强度为3.72 t/km2,TP、NH3-N、CODCr的输出范围分别为(0.08~0.15)(0.14~0.27)(2.19~3.89)t/km2.研究显示,流域非点源污染产生量的估算和空间分布特征的揭示为编制濑溪河流域水污染治理方案提供了科学参考.

基于改进输出系数模型的潍坊地区非点源氮磷污染特征分析

为更好地提高潍坊地区水环境质量,探究潍坊市非点源污染状况非常必要。借助ENVI、ArcGIS软件、结合网络资料及实地调研,采用改进输出系数模型对潍坊地区2004—2020年总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP)非点源污染负荷进行估算并分析其时空变化特征和污染来源;通过单位面积负荷系数法评价氮磷污染程度。结果表明:潍坊市非点源氮磷污染负荷在时间上呈现先下降后上升的趋势,且TN的总污染负荷是TP的7.15~7.37倍;在空间上整体分布不均,表现为“中间低四周高”;居民生活和土地利用是主要污染源,其中耕地是最主要的污染来源。潍坊市氮磷污染整体上对环境影响较大。

浅议流域水环境非点源污染负荷模型

流域污染负荷模型一般用来模拟沉积物和污染物的产生及其从源向受纳水体运动的过程,可以描述与估算污染负荷的产生和归趋。本文总结了农业非点源污染负荷模型、城市非点源污染负荷模型以及混合非点源污染负荷模型的模拟过程、适用性与局限性,指出了模型应用中存在的问题,并探讨了模型的研究与发展趋势。

同化容量与数学模型 第二部分 数学模型 八、非点源污染负荷计算模型

1、城市径流模型世界各国在城市径流的研究工作中,总结出分析模型、统计模型、半经验模型等多种型式。由于统计模型和半经验模型需要大量的数据校准,只适合易于获得资料的地区使用,有较大的局限性。唯分析模型通用性较强,特别是其中的暴雨模拟模型,建立模型的思路颇为可取,有广阔的发展前途。

一维水质模型结合改进的输出系数法在流域非点源污染负荷估算中的应用

非点源污染是导致流域水体水质恶化的关键污染来源之一,为了估算流域非点源污染负荷,本文提出将一维水质模型应用于分离监测断面点源污染负荷和非点源污染负荷的方法,并结合了改进的输出系数法,以CODMn和NH3-N为代表性指标,将该模型应用于潮河下游流域,并与传统的水文分割法结合改进的输出系数法估算非点源污染负荷的结果进行对比。结果表明,一维水质模型结合改进的输出系数法估算流域非点源CODMn和NH3-N污染负荷模拟值的纳什系数均在0.800以上,具有良好的模拟精度,同时避免了水文分割法无法较好地模拟枯水期非点源污染负荷的弊端。该方法在运用SWAT (soil and water assessment tool)模型预测得到水文数据的情况下,能够预测流域非点源污染负荷,作为SWAT模型对COD模拟的补充。